在工業水循環的水處理領域,特別是造紙工藝中,溴化銨作為一種重要的化學原料,常被用于配置氧化性殺生物劑系統,以控制系統中的微生物生長、防止生物結垢,并應對由微生物代謝引起的體系酸化問題。
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在傳統的處理方法中,溴化銨常與次氯酸鈉(NaOCl)等氧化劑結合使用。兩者在水體系中反應,原位生成活性鹵胺(例如溴胺)。這種鹵胺體系作為一種氧化性殺生物劑,能有效控制水循環中的細 菌、真 菌等微生物,防止因微生物大量繁殖導致的粘泥形成、管道堵塞和部件腐蝕。
然而,在復雜的工業環境,尤其是利用廢紙為原料的造紙系統中,單獨使用以溴化銨為基礎的鹵胺殺生物劑系統,有時仍面臨瓶頸。主要問題體現在:
微生物酸化問題:微生物代謝會產生短鏈有機酸(如乙酸),導致系統pH值持續下降。過低的pH環境不僅會加劇設備腐蝕風險,更關鍵的是會使不溶性的碳酸鈣(水垢主要成分)轉化為可溶性的碳酸氫鈣。這些溶解鈣隨水流進入后續的廢水處理段后,因pH條件變化會重新沉淀為堅硬的碳酸鈣垢,造成廢水處理設備及管道的嚴重結垢與堵塞。
系統還原性環境:長期運行下,系統的氧化還原電勢(ORP)可能降低,趨向于厭氧環境,這不僅不利于好氧微生物控制,也可能引發其他工藝問題。
化學需氧量(COD)負荷:水循環系統的封閉化運行會累積有機物,導致COD升高,增加廢水處理端的負擔。
為了更全 面地解決上述問題,一種增效方案應運而生:即在已投加溴化銨/次氯酸鈉等鹵胺殺生物劑系統的水循環中,額外添加堿金屬亞氯酸鹽(常用的是亞氯酸鈉,NaClO?)。這并非簡單替換,而是一種協同增強策略。
在該協同體系中,溴化銨的核心作用并未改變,它仍是生成主體殺生物成分——活性鹵胺的必需前體之一。增效的關鍵在于后續添加的亞氯酸鈉。亞氯酸鈉的引入帶來了多重積極效應:
pH調節與穩定:它能有效緩沖系統酸度,將循環水的pH值穩定在6.3至7.7的理想范圍(約7.0)。這從根源上抑制了碳酸鈣的溶解-再沉淀循環,使得鈣離子能更多地隨紙頁排出系統,而非在管道或廢水處理段結垢。
提升氧化還原電勢:亞氯酸鈉的加入有助于提升并維持系統的氧化還原電勢,使其更趨向于有氧、不利于厭氧 菌生長的環境,從而強化了溴化銨所形成鹵胺的殺 菌環境。
降低COD:該組合能更有效地降低水體的化學需氧量,減輕廢水處理端的污染負荷。
增強殺 菌效能并減少主劑用量:由于亞氯酸鈉的補強作用,為實現同等的微生物控制效果,所需投加的傳統鹵胺殺生物劑(即以溴化銨為原料的系統)用量可減少高達30%-45%,提高了經濟性并降低了藥劑環境殘留。
在實際應用中,例如在造紙工藝中,通常建議將亞氯酸鈉溶液(常用濃度為20-30%)與由溴化銨等構成的鹵胺殺生物劑系統分開投加。亞氯酸鈉優選在工藝前端(如碎漿機)加入,而鹵胺系統則在其他點位(如白水池、成漿池)添加。這種分點投加方式能更好地發揮協同效應。
操作時,通過在線監測系統的pH值和氧化還原電勢,可以控制亞氯酸鈉和溴化銨/次氯酸鈉等藥劑的投加量,實現動態優化管理,確保系統正 常運行。
綜上所述,溴化銨在工業水處理中,特別是在造紙行業,是構成鹵胺殺生物劑系統的基礎組分。當其與堿金屬亞氯酸鹽(如亞氯酸鈉)組成協同處理方案時,不僅能更有效地控制微生物,更能系統性地解決pH下降、鈣垢沉積和COD升高等綜合性難題,顯著提升整個水循環及廢水處理系統的穩定性與運行效率,同時為降低主殺 菌劑消耗、實現清潔生產提供了可行的技術路徑。